地質(zhì)檔案在國土資源部設立的陜西商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查項目中的開發(fā)利用

文/王 雪 楊安林 焦金榮

一、案例概述

為了使陜西商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)的鈾礦整裝勘查工作達到預期目的，2012-2013 年中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司（原陜西省核工業(yè)地質(zhì)局二二四大隊）聯(lián)合中國地質(zhì)大學、東華理工大學對陜西商—丹地區(qū)鈾礦檔案資料進行二次開發(fā)，將已有的鈾礦床檔案數(shù)字化，利用目前最先進的系統(tǒng)軟件技術建立三維預測地質(zhì)模型，指導找礦工作，開展工作部署研究、優(yōu)化找礦靶區(qū)。通過整裝勘查，商—丹整裝勘查找礦工作取得了較大的突破，新增鈾礦儲量××××噸，使光石溝鈾礦床、小花岔鈾礦床已達大型規(guī)模，紙坊溝、石板溝等鈾礦點已達到小型礦床規(guī)模。

二、實施背景

2010 年11 月，在河南省鄭州市召開的國土資源部全面推進地質(zhì)找礦新機制座談會上，國土資源部黨組正式提出在全國組織實施構建“公益先行、基金銜接、商業(yè)跟進、整裝勘查、快速突破”的地質(zhì)找礦新機制，提出“三年有重大進展，五年有重大突破，八年重塑地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)格局”的“358”目標，即地質(zhì)找礦358 行動。地質(zhì)找礦358 行動是國土資源部繼地質(zhì)找礦改革發(fā)展大討論后作出的又一重大戰(zhàn)略部署，是貫徹落實“十二五”規(guī)劃建議、提升國家資源保障能力、緩解工業(yè)化和城鎮(zhèn)化不斷加快對資源剛性需求的重大舉措。

為了響應國土資源部地質(zhì)找礦358行動，中陜核工業(yè)集團公司成立了以集團公司總工程師為組長的國家級整裝勘查區(qū)立項領導小組，領導小組根據(jù)集團公司自身情況，組織專業(yè)技術人員和檔案人員對50 多年來的鈾礦勘查成果及檔案資料進行了系統(tǒng)整理與擇優(yōu)，認為陜西省商州-丹鳳-商南地區(qū)（簡稱商-丹地區(qū)）位于北秦嶺鈾成礦帶，鈾礦床（點）多，屬于鈾成礦集中區(qū)，資源潛力評價找礦前景好，中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司檔案室及中陜核工業(yè)集團檔案館又保存有在該區(qū)工作的大量的鈾礦地質(zhì)檔案，因此擬設立陜西省商-丹地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)，由中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司組織實施。在商—丹地區(qū)開展地質(zhì)找礦工作，力爭實現(xiàn)找礦重大突破，發(fā)展和評價商—丹地區(qū)鈾礦，使商—丹地區(qū)成為具有重大影響的大型或特大型鈾礦產(chǎn)地。

三、創(chuàng)新做法

2012 年底至2013 年初，按照中陜核工業(yè)集團公司國家級整裝勘查立項領導小組的安排部署，二二四大隊有限公司實行“五加二，白加黑”工作機制，科學規(guī)劃、統(tǒng)一部署，組織專業(yè)技術人員和檔案人員對館藏的商—丹地區(qū)50 多年來工作的鈾礦地質(zhì)檔案資料進行了系統(tǒng)整理和梳理。

1.檔案室建立商-丹整裝勘查區(qū)參考檔案資料數(shù)據(jù)庫

二二四大隊有限公司檔案室根據(jù)項目的需要對大隊室藏檔案和集團公司館藏檔案按照地區(qū)進行篩選建立了商-丹整裝勘查區(qū)參考檔案資料數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中包括了案卷目錄信息282 條，卷內(nèi)目錄信息2793條，內(nèi)容摘要信息282條。對部分有電子文件的地質(zhì)資料，上傳電子文件于目錄數(shù)據(jù)庫，達到全文瀏覽。這些信息包括了中陜核集團二二四大隊檔案室和中陜核工業(yè)集團公司檔案館保存的1964 年至2009 年中陜核集團211 大隊、224 大隊、核工業(yè) 203 所、北京三所、730航測隊等單位在商-丹地區(qū)工作的282個項目的所有資料。

2.專業(yè)技術人員對檔案資料進行專業(yè)分類

專業(yè)技術人員在圈定的282 個項目檔案資料中認真甄別有用信息，按鈾礦地質(zhì)調(diào)查、地面伽瑪測量、地面伽瑪能譜測量、礦產(chǎn)調(diào)查、水系沉積物測量、釙法、放射性水化學測量、地質(zhì)草測、活性炭及坑內(nèi)伽瑪測量對檔案資料進行專業(yè)分類。

3.將紙質(zhì)圖件分類進行電子化數(shù)據(jù)處理

按基礎圖件、物化探類圖件、找礦要素類圖件、找礦預測類圖件分類后進行數(shù)字化和地質(zhì)統(tǒng)計學電算化處理，提取各種有用的找礦信息，對陜西省商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)成礦規(guī)律和找礦進行預測研究，編制了陜西省商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)成礦規(guī)律及成礦預測圖。

4.利用GIS平臺對電子化數(shù)據(jù)進行綜合整理

在整裝勘查區(qū)，根據(jù)找礦模型及其找礦信息變量/預測要素，利用整裝勘查區(qū)典型礦床（光石溝、小花岔、張灣、陳家莊、高山寺）地學資料及其鉆孔數(shù)據(jù)庫，利用GIS平臺和證據(jù)權、分形數(shù)學建模，在整裝勘查區(qū)范圍內(nèi)劃分了三個級別的找礦有利靶區(qū)（I、II、III）。在此基礎上，利用三維可視化技術和地質(zhì)統(tǒng)計學方法建模，在礦床（區(qū)）范圍內(nèi)劃分了三類找礦有利地段（A、B、C）如下圖。

同時，加強成礦規(guī)律研究，利用三級找礦有利靶區(qū)將整裝勘查區(qū)劃分為重點工作區(qū)、一般工作區(qū)和找礦遠景區(qū)，在礦床范圍內(nèi)利用找礦有利地段指導找礦工程的布設。

經(jīng)綜合分析研究認為：

⑴陜西省商州-丹鳳-商南地區(qū)大地構造位置處于秦嶺造山系東部，南北橫跨北秦嶺中-晚元古代活動陸緣弧和商丹早古生代蛇綠混雜帶。南臨南秦嶺劉嶺晚古生代前陸盆地，北接二郎坪早古生代弧后盆地。處于秦嶺—大別鈾成礦省北秦嶺鈾成礦帶東段，鈾礦地質(zhì)界稱為丹鳳三角地區(qū)，鈾成礦區(qū)位有利。

⑵商丹地區(qū)存在兩種鈾礦化類型，分水嶺斷裂-蔡川斷裂間的北秦嶺活動陸緣弧為偉晶花崗巖型鈾礦化，商丹蛇綠混雜帶為構造熱液型鈾礦化，主攻偉晶花崗巖型鈾礦化。

⑶偉晶花崗巖型鈾礦成礦條件：秦嶺群第三巖性段在熱變質(zhì)作用下，對偉晶花崗巖型鈾礦的鈾源有一定貢獻，但鈾源主要來源于加里東期強烈的巖漿侵入作用；花崗巖體內(nèi)外接觸帶對產(chǎn)鈾偉晶花崗巖脈具有控制作用區(qū)；黑云母偉晶花崗巖為賦鈾主巖。

⑷區(qū)內(nèi)鈾礦床（點）多，資源潛力評價認為找礦前景好，勘查資金有保障，通過工作有望重大突破。因此擬設立商-丹地區(qū)國家級整裝勘查區(qū)。

⑸項目實施后可在陜西省商州-丹鳳-商南地區(qū)評價1 個特大型鈾礦產(chǎn)地，1個大型鈾礦產(chǎn)地。實現(xiàn)國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展目標。

5.用GOCAD建立找礦地質(zhì)模型

GOCAD 是國際主流三維地質(zhì)建模軟件，是法國Nancy 大學開發(fā)的主要應用于地質(zhì)領域的三維可視化建模軟件。GOCAD 是以工作流程為核心的新一代地質(zhì)建模軟件，實現(xiàn)了高水平的半智能化建模，具有強大的三維建模、可視化、地質(zhì)解譯和分析的功能。既可以進行表面建模，也可以進行實體建模；既可以設計空間幾何對象，也可以表現(xiàn)空間屬性分布。本次使用到的工作流程主要是：3D Reservoir Grid Builder 和 Reservoir Properties 兩個工作流程，用于建立三維網(wǎng)格模型和進行估值模擬。同時也涉及到數(shù)據(jù)輸入、輸出、變異函數(shù)計算等基礎操作模塊。

具體做法是將以往形成的地質(zhì)圖、勘探線剖面圖、物化探異常圖以及地質(zhì)水平與縱投影圖，鉆孔資料、坑道資料進行數(shù)字化變成數(shù)字地質(zhì)圖、勘探線剖面圖、物化探異常圖、縱投影圖，數(shù)字鉆孔等，建立地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)庫，地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)庫分為鉆孔數(shù)據(jù)庫、測斜數(shù)據(jù)庫、化驗數(shù)據(jù)庫和巖性數(shù)據(jù)庫，鈾元素基礎數(shù)據(jù)庫以及巖性數(shù)據(jù)庫，通過后期鈾品位模擬和巖性模擬，建立礦床的礦體三維模型如下圖，依據(jù)礦體的展布和地層巖性特征，在光石溝、小花岔礦床范圍內(nèi)預測了15個找礦有利地段。

對比驗證：物探異常驗證，模擬結果與伽瑪射線異常暈、活性炭異常暈這兩種異常暈得出的結果是一致的。

三維模型驗證，鈾礦床U 品位和巖性的估值、模擬結果，與實際地質(zhì)情況吻合程度較好。

鉆探驗證：在小花岔鈾礦床馬家灣地段進行鉆探驗證，發(fā)現(xiàn)一個鈾礦體，為鈾礦床提級擴量做出了很大貢獻。

總結出了偉晶巖型鈾礦的成礦模式。商丹地區(qū)加里東期晚（420 Ma）的黑云母正長花崗巖（γ32）的內(nèi)、外接觸帶200 m范圍內(nèi)，是產(chǎn)鈾黑云母花崗偉晶巖脈的密集分布區(qū)，是花崗偉晶巖型鈾礦找礦有利區(qū)。偉晶巖漿在上升過程中，大量同化了圍巖物質(zhì)，形成了同化混染區(qū)，415Ma 偉晶巖漿結晶分異，同化分離結晶作用，使偉晶巖中晶質(zhì)鈾礦的飽和與沉淀，形成了鈾礦體。

通過以上方法對檔案信息資源進行開發(fā)利用，最終編制了陜西商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)設立建議書，在分析商-丹地區(qū)鈾成礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律的基礎上，對商-丹地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)的設立依據(jù)進行了論述，確定偉晶花崗巖型鈾礦為主攻類型，兼顧構造熱液型鈾礦，計劃通過5 年鈾礦地質(zhì)勘查，落實3 萬噸以上鈾資源量為找礦目標，實現(xiàn)商—丹地區(qū)鈾礦找礦的重大突破。

四、效果及影響

2013 年11 月，國土資源部批準設立“陜西商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)”，為了完成國家級整裝勘查任務，中陜核工業(yè)集團公司高度重視，成立了整裝勘查領導小組，主要負責鈾礦整裝勘查項目立項審批、成果驗收。中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司具體組織實施。

2014 年以來中陜核工業(yè)集團公司在商—丹整裝勘查區(qū)共投入資金12906.11萬元。由中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司組織完成鉆探49553.00m、槽探4743.00m3、地質(zhì)測量 170.67km2、地質(zhì)剖面測量110.41km、物探測量202.24km2、物探剖面測量159.97km2、樣品分析1205件。整裝勘查取得了較大的找礦突破，光石溝礦床、小花岔礦床已具大型規(guī)模；紙坊溝找礦有重大進展；石板溝、陳家莊外圍、桃坪、黃柏岔、試馬—五里鋪、棗園—小南唐等項目有不同程度的新發(fā)現(xiàn)。

同時由于整裝勘查工作突出的找礦成果和影響力，吸引了中國地質(zhì)調(diào)查局、陜西省地質(zhì)勘查基金等大量地質(zhì)勘查資金投入，據(jù)統(tǒng)計：

1.2014-2015 年中國地質(zhì)調(diào)查局在商—丹整裝勘查區(qū)投資470 萬元設立了《陜西商州-丹鳳-商南地區(qū)整裝勘查區(qū)關鍵基礎地質(zhì)研究》項目。由中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司和中國地質(zhì)大學（北京）承擔，取得的主要成果：偉晶花崗巖脈接觸帶同化混染成礦機制的提出，揭示了區(qū)內(nèi)偉晶花崗巖型鈾礦的富集規(guī)律。

2.2015 年，中陜核工業(yè)集團公司在商—丹整裝勘查區(qū)投資200 萬元設立了《陜西商州-丹鳳-商南國家鈾礦整裝勘查區(qū)地球物理方法適用性研究》項目，由東華理工大學承擔。通過試驗結果表明：伽瑪能譜測量方法、電法AMT 方法、磁法這三種物探方法在整裝勘查區(qū)內(nèi)均是有效的物探找礦方法。

3.2015-2018 年中國地質(zhì)調(diào)查局天津地調(diào)中心在商—丹整裝勘查區(qū)投資445萬元設立《陜西省丹鳳縣雙槽地區(qū)花崗巖型鈾礦地質(zhì)調(diào)查》項目。由中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司承擔，取得的主要成果是：圈定找礦遠景區(qū)3處；圈定找礦靶區(qū) 2 處；共圈定了 7 個礦體；估算 3341 類別鈾資源量×××噸。

4.2016 年，中國地質(zhì)調(diào)查局在商—丹整裝勘查區(qū)投資160 萬元設立了《陜西商州-丹鳳-商南地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預測》項目。由中陜核工業(yè)集團二二四大隊有限公司承擔，取得的主要成果：

（1）確定鈾成礦建造為：花崗偉晶巖建造+黑云斜長片巖建造+糧食溝-西溝腦斷裂組合。是鈾礦化的主要成礦建造。

（2）確定金成礦建造為：斜長角閃片巖建造+惠家坪-楓香坪斷裂帶。是Au元素主要成礦建造。

（3）通過本次工作認為鮸魚咀斜長角閃片巖建造，為Ti、V元素富集的主要層位。

（4）在調(diào)查區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)了一批重要的礦（化）點，主要為鈾異常點（帶），其次為銅、鎳、金、銻等多金屬礦化點。為該區(qū)資源潛力評價提供了充分的依據(jù)。

2014年以來的整裝勘查工作，使光石溝鈾礦床、小花岔鈾礦床由中型礦床提升為大型鈾礦床；紙房溝鈾礦點、石板溝鈾礦化點提升為小型鈾礦床；新增鈾礦儲量××××噸；發(fā)現(xiàn)一批可進一步工作的礦產(chǎn)地。我國目前天然鈾產(chǎn)量僅能滿足需求量的1/3，從我國核電發(fā)展對天然鈾的需求預測2020 年我國天然鈾的需求將比現(xiàn)在提高6-7 倍，未來10 年內(nèi)國內(nèi)天然鈾市場需求旺盛。對緩解我國戰(zhàn)略資源緊張局面有一定的幫助。

經(jīng)靜態(tài)法概略估算其潛在經(jīng)濟價值100 億元左右，按20%的利潤率計算可獲純利潤約20 億元，經(jīng)濟效益顯著；整裝勘查過程中解決當?shù)貏趧恿?000 余人，給地方經(jīng)濟發(fā)展做出了應有貢獻，當?shù)卣袄习傩諏ξ覀兊恼业V工作非常支持；未來鈾資源開發(fā)可解決當?shù)貏趧恿ΓD(zhuǎn)移就業(yè)3000 人，對促進地方經(jīng)濟發(fā)展、維護社會穩(wěn)定具有重大意義。